数字图像处理-5章ppt课件.ppt

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1、第五章图像复原(imagerestoration)如何恢复离焦形成的模糊原始图像运动形成的模糊原始图像图像复原目的：尽量减少或去除获取图像或处理图像过程中的图像降质(图像退化)，恢复其本来面目。图象退化的主要表现形式：图像模糊；图像受到干扰。产生原因光学系统中的衍射传感器非线性畸变光学系统的像差摄影胶片的非线性大气流的扰动效应对象运动造成的模糊几何畸变亚采样图像复原方法：找到降质或退化的原因，分析引起降质或退化的因素，建立相应的数学模型，并沿着图像降质的逆过程恢复图像。图像退化模型决定图像复原效果。图像复原和图像增强的区别：图像增强不考虑图像是如何退化的，而

2、是试图采用各种技术来增强图像的视觉效果。图像复原需知道图像退化的机制和过程等先验知识，并据此找出一种相应的逆处理方法，从而得到复原的图像。二者的目的都是为了改善图像的质量。5.1图像退化的数学模型5.2无约束图像恢复5.3有约束图像恢复成像过程中的“退化”，是指由于成像系统各种因素的影响，使得图像质量降低。退化模型：退化过程可以被模型化为一个退化函数和一个噪声项。可以用连续数学模型描述，也可以用离散数学模型描述。5.1图象退化的数学模型5.1.1连续图象退化模型f(x,y)表示一幅输入图像；g(x,y)是f(x,y)产生的一幅退化图像。由于图像质量退化原因非

3、常复杂，为了处理简单，退化函数一般用线性系统H近似；η(x,y)表示外加噪声。给定g(x,y)，分析退化函数H和噪声项η(x,y)，计算原始图像的近似估计？线性系统H的性质：(1)线性：(2)相加性（k1=k2=1）：(3)一致性（f2(x,y)=0）：(4)位置（空间）不变性：一幅图像f(x,y)可以看成由无穷多点源形成的，并且可以看作是由一系列冲激函数的取样组成的。为冲激函数，对点光源进行采样。H位置不变性H可加性H一致性空间域退化模型频率域退化模型因此有：空域卷积对应频域的乘积对连续图象退化模型中的f，h均匀采样，并进行周期延拓（周期大小为M×N），然

4、后离散化：5.1.2离散图象退化模型给定退化图像g(x,y)，分析退化函数h(x,y)和噪声项η(x,y)，计算原始图像的近似估计！连续图像退化模型离散图像退化模型需要确定退化参数h(x,y)和η(x,y)？退化函数h(x,y)观察估计法：利用图像的结构相似性试验估计法：利用采集设备相似装置模型估计法：根据退化原因分析构建噪声函数(x,y)噪声的概率密度函数5.1.3退化参数的确定1、观察法估计退化函数利用图像中可能存在的包含简单结构的子图像，使用目标和背景的样品灰度级，构建不退化的图像。在图像中确定一个观察子图像gs(x,y)；对强信号区采样目标和背景的

5、样品灰度级，构建观察子图像的估计图像。忽略噪声的情况下，有，H(u,v)与Hs(u,v)形状相同。2、试验法估计退化函数如果可以使用与获得退化图像的设备相似的装置，理论上可以得到一个准确的退化模型。利用相同的装置，拍摄一个脉冲（亮点），则得到的退化响应，一个线性移不变系统可完全由其冲击响应来描述，并且脉冲图像的傅立叶变换是常数，则退化函数的傅立叶变换为：3、分析构建退化数学模型观察法和试验法只能针对特定情况处理。根据退化原因构建数学模型则有可能解决一类图像的复原问题。基于大气湍流模型的退化模型Hufnagel和Stanley提出k=0.0025k=0.001

6、k=0.00025K值近似0由匀速直线运动引起的图像模糊拍摄过程中快门打开的时间决定了对胶片的曝光时间，胶片上的总曝光量是在快门打开到关闭这段时间的积分，因为物体与相机的相对运动而造成图像模糊。图像f(x,y)在平面上相对运动，x0(t)，y0(t)是运动分量；t是运动时间；T是快门打开到关闭的时间。退化图像g(x,y)是T时间内的积分：运动退化模型数字图像的噪声主要来源于图像的获取（包括数字化过程）和传输过程。噪声的产生地点和强度都是不确定的，因此需要采用概率分布来描述，即把噪声当作随机变量来处理。假设噪声独立于空间坐标，且与图像本身无关联。3.噪声模型一

7、些重要的噪声模型高斯噪声瑞利噪声伽马（爱尔兰）噪声指数分布噪声均匀分布噪声脉冲噪声（椒盐噪声）高斯噪声：也称为正态噪声，数学上非常容易处理，因此在噪声没有明显表征的情况下，常采用高斯分布近似处理噪声：均值，或期望值：是标准差：是方差瑞利噪声伽玛（爱尔兰）噪声指数分布噪声均匀分布噪声脉冲噪声（椒盐噪声）设b>a，则灰度值b在图像中是一个亮点，a则是一个暗点，若Pa和Pb中有一个为0，则称为单极脉冲，视觉上，双击脉冲噪声类似于餐桌上的胡椒和盐粉，因此也称为椒盐噪声，其中，亮点对应于“盐粉”，而暗点对应于“胡椒”。b和a通常是饱和值，即它们是图像中可表示的最大值和

8、最小值，因此一般为255和0。测试图，只有三种不同的